I. Gốc axit amin và tính chất β galactosidase
Nghiên cứu tập trung vào vai trò của gốc axit amin trong việc điều chỉnh tính chất enzym của β-galactosidase từ Bacillus subtilis VTCCDVN1201. Các gốc axit amin như Ala301, Phe361, và Leu373 được xác định là có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính và độ bền của enzyme. Phương pháp EPRCA và đột biến điểm được sử dụng để tạo ra các biến thể enzyme với các tính chất mới, phù hợp cho ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và y dược.
1.1. Vai trò của gốc axit amin
Các gốc axit amin như Ala301, Phe361, và Leu373 được nghiên cứu kỹ lưỡng để hiểu rõ vai trò của chúng trong cấu trúc và chức năng của β-galactosidase. Kết quả cho thấy, sự thay đổi tại các vị trí này có thể làm tăng độ bền nhiệt và hoạt tính của enzyme, mở ra tiềm năng ứng dụng trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi enzyme ổn định ở nhiệt độ cao.
1.2. Phương pháp EPRCA
Phương pháp EPRCA (Error-Prone Rolling Circle Amplification) được sử dụng để tạo ra các đột biến ngẫu nhiên trên gen mã hóa β-galactosidase. Kỹ thuật này cho phép tạo ra một thư viện các biến thể enzyme với các đặc tính khác nhau, từ đó sàng lọc và chọn ra các biến thể có hoạt tính và độ bền tối ưu.
II. Bacillus subtilis VTCCDVN1201 và ứng dụng
Bacillus subtilis VTCCDVN1201 là chủng vi khuẩn được sử dụng để sản xuất β-galactosidase với các tính chất phù hợp cho ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Enzyme từ chủng này có khả năng hoạt động tối ưu trong khoảng pH 6-7 và bền ở nhiệt độ 30-40°C, phù hợp cho quá trình thủy phân lactose trong sữa và các sản phẩm từ sữa.
2.1. Tính chất enzym
β-galactosidase từ Bacillus subtilis VTCCDVN1201 có hoạt tính thủy phân lactose cao và khả năng tạo ra các oligosaccharide có lợi cho sức khỏe. Enzyme này cũng được nghiên cứu để cải thiện độ bền nhiệt và hoạt tính thông qua các phương pháp đột biến điểm và EPRCA.
2.2. Ứng dụng thực tiễn
Enzyme từ Bacillus subtilis VTCCDVN1201 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa. Ngoài ra, enzyme này còn được sử dụng để sản xuất các thực phẩm chức năng có chứa galacto-oligosaccharide (GOS), giúp kích thích hệ vi khuẩn có lợi trong đường ruột.
III. Phương pháp đột biến điểm và tối ưu hóa
Phương pháp đột biến điểm được sử dụng để thay đổi các gốc axit amin cụ thể trong cấu trúc của β-galactosidase, nhằm tối ưu hóa hoạt tính và độ bền của enzyme. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các đột biến tại vị trí Ala301, Phe361, và Leu373 có thể làm tăng đáng kể hoạt tính và độ bền nhiệt của enzyme.
3.1. Đột biến điểm định hướng
Các đột biến điểm được tạo ra tại các vị trí gốc axit amin quan trọng như Ala301, Phe361, và Leu373 để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đến hoạt tính và độ bền của β-galactosidase. Kết quả cho thấy, các đột biến này có thể làm tăng hoạt tính enzyme lên đến 30% và cải thiện độ bền nhiệt đáng kể.
3.2. Tối ưu hóa enzyme
Quá trình tối ưu hóa enzyme bao gồm việc sàng lọc các biến thể enzyme có hoạt tính và độ bền cao nhất. Các biến thể được tạo ra thông qua phương pháp EPRCA và đột biến điểm được đánh giá kỹ lưỡng để chọn ra các biến thể phù hợp nhất cho ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và y dược.
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này không chỉ cung cấp các dữ liệu khoa học quan trọng về vai trò của gốc axit amin trong cấu trúc và chức năng của β-galactosidase, mà còn mở ra các ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp thực phẩm và y dược. Các biến thể enzyme được tạo ra có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa, cũng như trong sản xuất thực phẩm chức năng.
4.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về vai trò của các gốc axit amin trong cấu trúc và chức năng của β-galactosidase, đồng thời giới thiệu phương pháp EPRCA và đột biến điểm như một công cụ hiệu quả để cải biến enzyme.
4.2. Ứng dụng thực tiễn
Các biến thể enzyme được tạo ra thông qua nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa. Ngoài ra, enzyme này còn được sử dụng để sản xuất các thực phẩm chức năng có lợi cho sức khỏe.
